自回归谱估计法在动态测试中的应用

提出了动态测试中常用的 FFT 法对测试数据进行谱分析的局限性,并评述了一种适于短时序列数据段的现代谱估计法——自回归谱估计的 Marple 法,以对动态测试随机数据进行谱估计分析。文中把 Marple 法与其他最大熵谱估计方法进行了特性比较,论述了 Marple 法的原理,给出了程序框图。最后,对实际工程中得到的数据段长度 N=30的动态测试数据用 Marple 方法进行了谱估计,举出了计算机的实际分析结果,并与应用经典谱估计方法的分析结果作了比较,得出了几条结论。     

P—平稳过程的最大ch熵谱估计

研究少平稳随机序列在Chrestenson变换意义下的功率谱密度及其最大熵估计问题,得到了功率谱密度函数与熵率的关系公式及最大熵谱估计的正规方程。在采样数据个数为p~m的情况下,最大熵谱估计可直接由已知的有限自相关数据表示。这些结果与Fourier意义下的功率谱密度估计有很大的不同。     

谱分析在工程中应用的几个问题

本文从工程应用的角度叙述了以付里叶变换为基础的谱分析方法和参数模型谱分析方法所面临的主要问题。前一部分包括细化变换、倒谱技术、希尔伯特变换和谱分析器与计算机之间的数据传输。后一部分包括模型的建立、AR 谱估计、最大熵谱估计以及计算方法与改进。阐明了各项基本定义与原理,并提出了应用例。     

用于测量雷达发射信号起伏特性的信号处理机

信号处理机是雷达发射信号脉内与咏间起伏特性(频率,相位及幅度起伏)中频测量系统的主要分机之一。木文详细讨论了本信号处理机的二大关键技术。其一是由高速 CCD 器件与慢速 A/D 转换器组成高速 A/D 转换电路。第二个是采用现代谱估计技术(最大熵法,最小交叉熵法)分别对雷达发射信号脉内及脉间的起伏特性进行分析。我们提出了一种快速估计最小交叉熵功率谱的递推算法,使计算速度提高数十倍。根据对已有的雷达信号实测数据谱分析的结果,我们给出了磁控管发射信号频率噪声模型,并指出用常规FFT 法容易误判的原因。     

谱分析在工程中应用的几个问题(续)

三、参数模型谱估计方法1.模型的建立参数模型最早用于非工程领域。Yule 和Walker 曾使用 AR 模型预报经济趋势,BarondeProny 曾用指数模型拟合气体化学试验数据。1967年,J.P.Burg 在地震波分析中首次提出最大熵谱分析方法。1968年 Parzen 提出 AR 谱估计。但直到七十年代后期,由于对短数据序列分析的迫切要求,才引起了人们的再度重视。对任何过程的观测数据都可以按给定的模型加以拟合,参数模型的谱估计方法就是建立在模型的基础上。不同估计方法在性能上的差异在于所假设的模型对被测过程拟合的精确程     

空间谱估计算法与通道失配

通道特性失配一直被认为是超分辨测向工程实现的一个重大障碍,文章证明了这是一个严重误解。当通道失配量值已知时,空间谱估计算法可以自行剔除其影响,因而具有良好的宽容性。对难以用一般方法测得的通道相位失配,提出了一种利用空间谱估计算法进行渐进无偏估计的方法。从而表明,空间谱估计算法在当前技术条件下就完全可以实现。     

太阳风速度的周期结构分析

本文应用功率谱估计中的加窗法和最大熵法对第20太阳活动周太阳风速度的周期结构进行了频谱分析;为了克服太阳活动高年瞬变扰动的干扰,本文还用互相关滤波方法与谱分析进行了比较。得到如下结果:除了个别年代外,在太阳活动周的所有相位里,太阳风速度几乎都存在13天和27天两种主要周期变化成份。在一些年里,还有9天的周期成份存在。      

Burg最大熵谱估计的改进算法

最大熵谱估计的Burg法存在着谱峰位移和谱线分裂的缺点,其主要原因在于短样本实现的非遍历性造成了第一阶反射系数估计值(?)_1有偏以及时间序列集平均的估计值有偏。本文针对这两点主要原因,阐明了两种比较简易的改进方法,模拟计算表明效果显著。     

计算故障先验概率的最大熵方法

为了解决故障先验概率估算不准的问题,提出了基于最大熵的故障先验概率的计算模型.该模型以相关的先验信息作为最大概率估计的约束条件,并通过拉格朗日函数,将故障先验概率估算问题转化成无约束优化问题.为了实现对无约束优化问题的快速求解,提出了一种基于最速下降法和牛顿法的混合梯度算法;并且,针对大规模系统中故障变量过多的情况,依据系统分解的原则,将高维故障空间分解为多个低维故障空间,给出了低维故障空间求解的快速计算方法.通过最大熵方法和故障平均间隔(MTTF,Mean Time To Failure)方法的结果比较,证明最大熵方法更具准确性.      

基于自适应谱估计的跳频捕获技术

提出了一种基于谱估计的跳频(FH, Frequency Hopping)信号的捕获方法,建立了自回归自适应谱估计模型和算法,通过计算信号频谱估计了跳频信号的瞬时频率.当频率估计存在偏差时,为了避免错误判决,实现稳健捕获,给出了一种新的捕获逻辑.在高斯白噪声( AWGN, Additive-White Gaussian Noise)环境和瑞利(Rayleigh)衰落环境下,对不同天线阵元数目情况下的捕获性能包括平均捕获时间和误码率进行了数值仿真.仿真结果表明:谱估计算法能快速准确地估计出信号频率,实现跳频信号的快速捕获.      

自适应DBF与空间谱估计

讨论了自适应数字波束形成(DBF)技术和超分辨空间谱估计技术,并提出了一种基于信号协方差矩阵特征分解的时-空二维信号高分辨谱估计算法。以上技术应用于相控阵雷达系统,可以精确获得多个运动目标的方位信息和多普勒信息。文章最后给出了计算机模拟结果。     

显微手术机器人末端微小型传感器集成研究

为提高显微手术机器人实施手术的效果,需要在机器人末端集成微小型传感器.在提出传感器集成设计要求的基础上,研究机器人末端环钻钻切力和深度的测量机理.采用微型力传感器和微型位移传感器测量手术中的钻切力和深度信息.采用线性滑动轴承和差动测杆机构实现对相应手术信息的测量.开发传感器数据采集卡,用功率谱估计分析传感器数据,并提出两种数字滤波方法来消除干扰信号.两种方法分别适合于PC机的低通、带阻串联结构滤波器和适合于数据采集卡的移动平均滤波算法.钻切实验表明,机器人末端传感器集成满足设计要求,末端环钻可以准确完成手术操作.     

基于最大熵法和遗传算法的SMSP干扰对抗方法

线性调频(LFM)信号是现代雷达常用的发射信号,可以有效提高雷达的检测性能,然而频谱弥散(SMSP)干扰应用于主瓣自卫式干扰时,干扰信号强度远大于目标回波信号,能够对目标回波信号形成遮盖,是一种有效对抗LFM信号的干扰样式。利用干扰信号与目标回波信号时频特征的不同,通过广义S变换(GST)凸显时频特征差异。运用最大熵法和遗传算法(GA)求取时频滤波器的分割阈值。通过构造的时频滤波器达到干扰抑制的目的。仿真结果表明:当干信比(JSR)大于10 dB、信噪比(SNR)大于0 dB时, 所提方法具有较好的干扰抑制效果,其中最大信干噪比(SJNR)增益接近25 dB。      

一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法

全球定位系统（GPS）测姿技术主要是利用GPS载波相位和信号功率2种方法，但是测量信息单一且独立，针对旋转载体的测姿问题，提出一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法，通过融合GPS接收机天线信号功率和多普勒频率信息测量载体滚转角和滚转角速度。利用当前统计模型对滚转角和滚转角速度测量进行系统建模，根据滚转角预测估计值选取量测量，并提出自适应滤波，采用滚转角加速度估计自适应滤波算法，实现了对系统噪声方差阵的自适应调整，避免了滚转角加速度最值的选取问题，降低了噪声的影响。通过仿真验证了基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法的可行性，结果表明该方法的测量精度高于无迹卡尔曼滤波（UKF）。      

基于盲源分离技术的航空发动机振动信号分析

基于双转子航空发动机机匣拾取振动信号特征的分析,采用基于数学形态学滤波前处理的盲源分离识别方法进行特征提取.针对机匣拾取振动信号的特征,利用开—闭和闭—开组合数学形态滤波器在保留信号基本形状的前提下,滤除掉原始信号中的噪声分量.利用Fast ICA算法恢复高、低压转子源振动信号的波形.对实测数据的分析表明,该方法能够较好地恢复高、低压转子所激振动信号的频域结构信息,有利于提高故障定位的准确性.     

我国中部地区电离层扰动时空尺度的统计分析

将最大熵动态互普方法用于高频多普勒台阵数据处理，从覆盖太阳活动高、低年份的高频多普勒台阵观测数据中，得出了中国中部地区电离层声重波扰动的传播方向、时空尺度等参量之间的统计分布特性，进而探讨了有关扰动源的情况，结果表明，极区源和局地源两种不同的激发源所激发的声波，分别反映了电离层扰动的全球传播和地区特性两种不同的特征。     

导频脉冲载波频率的快速捕获与跟踪

针对短时导频脉冲载波频率的同步问题,提出一种快速捕获和跟踪方法.该方法采用相位推算法进行快速载波频率初估计,完成频率的捕获.相位推算法首先利用最小二乘法估计实采样点的相位,再应用相位解卷、一元线性回归和最小二乘法拟合求取信号频率的估值,其测频精度优于常用的Prony算法,在高信噪比情况下逼近实正弦信号的Cramer-Rao界.应用数字下变频和Kay算法实现频率的跟踪,通过建立仿真模型,验证其跟踪精度优于叉积自动频率控制环.在给出的设计实例中,对于脉宽为1ms的导频脉冲,在信噪比大于13dB的情况下,环路频率跟踪的最大误差小于3Hz.      

原子钟噪声的高阶谱分析

处理随机信号通常使用现代谱估计方法,但是这种方法一般只能处理平稳的高斯信号,使用高阶谱分析可以克服这些缺陷。利用现代谱估计法和高阶谱法分别估计原子钟数据的功率谱,并对功率谱进行拟合,可分析原子钟的噪声特性。理论分析及实验结果表明,高阶谱分析能有效处理实际信号中的非平稳非高斯问题。